Grundlagen der Wasser- und Abwasserbehandlung

Grundlagen und Begriffe der Umwelttechnik

Das Umweltingenieurwesen ist der Zweig des Ingenieurwesens, der sich damit befasst, die Umwelt vor möglichen schädlichen Auswirkungen menschlicher Tätigkeiten zu schützen. Es konzentriert sich hauptsächlich auf das Management und die Reduzierung der Auswirkungen solcher Abfälle.

Die Umweltbiotechnologie ist die Anwendung moderner biologischer Prozesse für den Schutz und die Wiederherstellung der Umweltqualität.

Koliforme sind Indikatororganismen, die sich im Darmtrakt finden und auf die Anwesenheit fäkaler Kontamination hinweisen.

Die Abwasserbehandlung zielt darauf ab, die Menge an organischen und anorganischen Materialien zu reduzieren, die unerwünschtes mikrobielles Wachstum fördern oder die Wasserqualität beeinträchtigen könnten.

Der Biologische Sauerstoffbedarf (BSB) ist ein Maß für die Menge an Sauerstoff, die von Mikroorganismen benötigt wird, um organische Verunreinigungen in Wasser abzubauen.

Abwasserreinigungsprozesse

Die Reinigung von Wasser in einer Kläranlage ist eine Abfolge von Prozessen, um physikalische, chemische und biologische Verunreinigungen zu beseitigen und auf ein annehmbares Maß zu reduzieren.

Primärbehandlung

Die Primärbehandlung ist der erste Schritt der Abwasserreinigung, der die physikalische Trennung großer Feststoffe wie Sand und Fett, Sedimentation und manchmal Filtration umfasst. Ziel ist es, grobe Verunreinigungen zu entfernen und das Wasser für die nachfolgenden Behandlungsstufen vorzubereiten.

Sekundärbehandlung

Die Sekundärbehandlung umfasst anaerobe und aerobe Verfahren. Anaerobe Verfahren werden zur Behandlung von Wässern mit hohem BSB eingesetzt. Aerobe Verfahren sind effizienter und kostengünstiger. Die Sekundärbehandlung besteht aus der Oxidation biologisch abbaubarer organischer Materie, wobei Bakterien eingesetzt werden, um einen natürlichen Abbauprozess zu beschleunigen. Dies dient dazu, das Vorhandensein von Kontaminanten zu reduzieren und die Abwesenheit von Sauerstoff im Wasser zu verhindern.

Belüftete Lagunen

Belüftete Lagunen sind Wasserspeicher, in denen Wasser durch untergetauchte Oberflächenbelüfter oder Diffusoren mit Sauerstoff angereichert wird, um eine bakterielle Oxidation zu ermöglichen. Die Trennung von Feststoffen erfolgt durch Dekantieren.

Belebtschlammverfahren

Beim Belebtschlammverfahren wird Abwasser in Stahlbetonbecken gepumpt und ständig mit Sauerstoff in Kontakt gehalten. Die organischen Stoffe im Abwasser werden abgebaut, sodass sich Flocken bilden, die anschließend dekantiert werden können.

Tertiärbehandlung

Die Tertiärbehandlung ist teuer und umfasst physikalisch-chemische Prozesse wie Filtration, Chlorierung und Fällung, ähnlich denen der Trinkwasseraufbereitung. Ziele sind die Reduzierung anorganischer Nährstoffe, die Beseitigung verbleibender organischer Belastung aus der Sekundärbehandlung, Desinfektion, die Entfernung unerwünschter Farbe und Gerüche sowie die Behandlung von Waschmitteln, Phosphaten und Nitraten.

Trinkwasseraufbereitung

Vorbehandlung

Die Vorbehandlung dient der Entfernung von Schwebstoffen durch Grobrechen, um das Pumpensystem zu schützen und die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern.

Koagulation und Flockung

Diese Prozesse dienen der Entfernung von Verunreinigungen und feinsten Schwebstoffen.

Flockung

Die Flockung ist ein Rührprozess, der die Koagulation des Wassers ermöglicht, wodurch sich schwebende Partikel zu schwereren Flocken agglomerieren, die dann durch Schwerkraft abgesetzt werden können.

Sedimentation

Die Sedimentation ist ein physikalischer Prozess, bei dem die gebildeten Flockenpartikel innerhalb einer bestimmten Zeit absinken und dekantiert werden.

Filtration

Bei der Filtration werden langsame Sandfilter eingesetzt.

Desinfektion

Die Desinfektion bezieht sich auf Verfahren zur Abtötung oder Reduzierung des Schadenspotenzials von Krankheitserregern und Mikroorganismen. Obwohl die bisherigen Verfahren bis zu 90% entfernen, sind zur Erreichung der Standards zusätzliche Desinfektionspraktiken erforderlich. Das Desinfektionsmittel muss in der erforderlichen Konzentration toxisch für Mikroorganismen sein, darf aber die Höchstgrenze für den Menschen nicht überschreiten. Es muss zudem persistent genug sein, um ein Nachwachsen von Organismen zu verhindern.

Unterseeische Abwassereinleitungen

Dieses Verfahren besteht aus der Einleitung von Abwasser ins Meer, um Schäden an der menschlichen Gesundheit oder eine erhebliche Verschmutzung der aquatischen Ökosysteme zu vermeiden. Das Wasser wird durch ein umfassendes Netzwerk von Sammlern in der Gemeinde gesammelt und zum Hauptstandort des Systems geleitet, wo es durch quantifizierte und spezifische Einheiten zur Beseitigung aller festen und schwimmenden Sedimente geleitet wird. Anschließend durchläuft es Zerkleinerungseinheiten, um schließlich die Höhe der Anlagen zu erreichen, wo Wasserpumpen das Wasser in den unterseeischen Kanal befördern. In diesem System wird das Wasser transportiert und schließlich durch ein spezielles Diffusionssystem mit Düsen am Meeresboden verteilt. Die Einleitung besteht aus drei Phasen:

• Phase 1: Vorbehandlung (Physikalische Reinigung)
• Phase 2: Transport und Einleitung
• Phase 3: Unterwasser-Dispersion